Os binóculos e o seu uso para observar o céu

Muitos cometas e supernovas já foram descobertos com um binóculo, isso por que ele permite a observação de objetos pouco luminosos. Apesar da observação com binóculos constituir uma etapa no conhecimento do céu muitos interessados em observar o céu não se contentam com eles.
O binóculo é um instrumento excelente para observação de cometas, eclipses, aglomerados de estrelas, nebulosas e estrelas de brilho fraco.
Em todos os binóculos existe, em geral, o registro, junto à ocular, de dois números separados por um sinal de multiplicação como, por exemplo, 6 x 40. O primeiro número indica o aumento em número de vezes, no caso 6 vezes, e o segundo o diâmetro da objetiva do binóculo em milímetros, no caso 40 milímetros.

Binóculos de teatro
Seu aumento é, em geral, muito fraco: de 4 a 5 vezes no máximo. Em virtude de seu campo ser muito reduzido, esses instrumentos não são utilizados pelos astrônomos.

Binóculos prismáticos
Foi para reduzir suas dimensões e inverter a imagem invertida da objetiva que se utilizou dois prismas entre a objetiva. Em virtude de seu aumento em geral de 7 a 15 vezes, os binóculos seriam muito longos e pouco manejáveis.
À medida que o diâmetro de sua objetiva aumenta, os binóculos permitem a observação de estrelas menos brilhantes:

Diâmetro     Aumento     Limite de brilho da estrela
20mm         6x          Até magnitude 7,0
30mm         8x          Até magnitude 7,5
40mm        10x          Até magnitude 8,0
50mm        12x          Até magnitude 8,5

Os binóculos de aumento muito grande não são recomendados para observação astronômica. Quando observamos o céu com um binóculo o objetivo é “ver melhor”, isto é, ter um grande campo de visão, ter pouca ampliação do objeto observado e ter o máximo de luminosidade para perceber os objetos menos luminosos possíveis, e isso depende do diâmetro da objetiva. Os binóculos mais recomendados a observação astronômica são:  6 x 40,  7 x 50,  10 x 50,  15 x 50,  10 x 80  e  14 x 100.

O que podemos observar com um binóculo

Lua
É possível observar crateras, planícies (regiões escuras) e grandes cordilheiras.

Eclipses da Lua
Observação da penumbra, limite da sombra e diferentes tonalidades e colorações durante o eclipse.

Sol
Projetando (SÓ, E SOMENTE POR PROJEÇÃO) a imagem em um anteparo branco e opaco é possível observar manchas solares.
Nunca faça observação direta do Sol com um binóculo (ou: lentes, sacos ou recipientes cheios de água, gelo, espelhos, filtros escuros, óculos escuros ou qualquer instrumento óptico) o resultado será a perda total e permanente da visão.

Júpiter
Observação dos quatro principais satélites que parecem como pontos luminosos.
Observação do movimento desses quatro satélites de um dia para o outro.

Estrelas
Observação de estrelas duplas muito afastadas e observação de estrelas variáveis cujo brilho pode ser comparado com o das estrelas vizinhas.

Aglomerados de estrelas e nebulosas
Devido a grande luminosidade e ao enorme campo de visão será fácil reconhecer aglomerados como as Plêiades, Híades, M6 e M7 ambos próximo ao rabo do Escorpião, Caixa de Jóias no Cruzeiro do Sul e nebulosas como M31 a galáxia de Andrômeda, M8 em Sagitário, Eta Carina e seus aglomerados e nebulosas vizinhos e não podemos esquecer a grande nebulosa de Órion.

Via Láctea   –   A Galáxia   –   A Nossa Galáxia
A observação da via láctea será a mais impressionante. Milhões de estrelas, muito próximas, manchas escuras, aglomerados de estrelas, diferenças na concentração de estrelas de uma região para outra, manchas esbranquiçadas que poderão constituir nebulosas ou aglomerados de estrelas, talvez o mais belo cenário do céu noturno.

Os telescópios e lunetas

A ocular você pode fazer com uma lupa pequena ou qualquer lente convergente pequena ou ainda
uma lente de óculos de grau bem alto - "fundo de garrafa" - está lente deve ter distância focal
pequena dar de 20 a 50 mm

Você pode montá-la com tubos e conexões de PVC.

Veja o esquema abaixo:

 

Luneta ou telescópio refrator

Telescópio  Refletor do tipo Cassegrain

Telescópio refletor do tipo Newtoniano

É costume chamar o telescópio refletor por telescópio ou simplesmente refletor e o telescópio refrator por luneta ou refrator apenas. Esses são os dois tipos de telescópio mais utilizados por astrônomos.
No caso do telescópio refletor são empregados dois espelhos, um espelho côncavo e esférico (ou paraboloidal), também chamado de espelho primário, na extremidade inferior do tubo e um espelho plano, também chamado de espelho secundário, na extremidade superior do tubo, colocado com uma inclinação de 45º em relação ao eixo óptico para desviar para o lado e para fora do tubo o feixe luminoso proveniente do espelho côncavo fazendo chegar até a ocular a imagem formada pelo espelho primário.
O outro tipo de telescópio é o refrator, ou luneta. Este possui um conjunto de duas ou mais lentes, a objetiva, na extremidade superior, que faz convergir até o foco, onde será formada a imagem, a luz proveniente do corpo celeste. Após a convergência, na extremidade inferior do tubo, a imagem é observada por meio de uma ocular.
A parte mais importante do telescópio é a objetiva, a lente convergente do refrator e o espelho primário de refletor. A luminosidade do telescópio depende do diâmetro da objetiva; quanto maior o diâmetro maior a capacidade de recolher luz.
Conhecer a distância focal é muito importante para calcular os aumentos que podemos conseguir com o telescópio. A distância focal é a medida entre o centro óptico da objetiva e o foco, ou seja, o ponto em que convergem os raios de luz emitidos pelo objeto observado, formando um ponto. As distâncias focais mais usadas por astrônomos amadores estão na faixa de 600mm até 12.000mm, com diâmetros de objetiva entre 30mm a 100mm para lunetas e até 200 mm para telescópios.

Características dos instrumentos astronômicos
As possibilidades de observação de um telescópio estão associadas ao diâmetro (abertura) de sua objetiva e à distância focal dessa objetiva.
O diâmetro de abertura determina a luminosidade do telescópio e determina a magnitude limite.
A distância focal F é a que separa o centro óptico da objetiva ao foco, onde se forma a imagem nítida de uma estrela.
O conhecimento de D e F fornece a relação luminosidade F/D que pode ser entre 15 para uma luneta astronômica (esse tipo de luneta possui luminosidade reduzida, campo reduzido – de 0,5º à 1,5º e grandes aumentos) e 5 para uma luneta de distância focal curta (esse tipo de luneta possui grande luminosidade, grande campo de visão – de 1,5º à 4,5º e pequenos aumentos). Os campos foram calculados para objetivas de 30mm à 100mm de diâmetro, para aberturas maiores o campo pode ser ainda menor. Para os telescópios refletores a relação F/D em geral vale de 6 à 8.
A relação F/D determina a luminosidade do telescópio, quanto menor o valor de F/D maior será a luminosidade.
O aumento a do telescópio, ou seja, a ampliação da imagem pela ocular pode ser calculado dividindo a distância focal da objetiva F pela distância focal da ocular f:

a = F/f

Exemplo: se tivermos uma distância F igual a 1200mm e uma ocular cuja distância focal f seja igual a 20mm o aumento será igual a 1200 dividido por 20, desse modo:

a = 1200/20 = 60

Assim teremos um aumento de 60 vezes.
O aumento a ser utilizado por um instrumento vai depender do tipo de astro a ser observado (Lua, planeta, aglomerado aberto, aglomerado globular ou nebulosa) e da qualidade do lugar da observação (índice de agitação e transparência da atmosfera). Em função desses diferentes fatores, o observador deverá procurar escolher um melhor aumento, o que vai exigir uma coleção de oculares com diferentes distâncias focais.

                 Aumento                                  Uso
Aumento mínimo   1/7 do diâmetro da objetiva em mm        Nebulosas difusas
Aumento normal   Igual ao diâmetro da objetiva em mm      Geral
Aumento médio    1,5 vezes o diâmetro da objetiva em mm   Detalhes planetários
Aumento máximo   2,5 vezes o diâmetro da objetiva em mm   Estrelas duplas

No início, é aconselhável, para que se crie o hábito das práticas observacionais e também para avaliar o grau de interesse pela astronomia, começar com um instrumento de 50 a 60 mm de diâmetro.

Tipos de instrumentos e observação
 

Tipos de instrumentos e observação
Tipo de instrumento	Usos
Binóculo (7 x 50, 10 x 50, 15 x 50)	Cometas, nebulosas, lua, eclipses, aglomerados de estrelas.
Lunetas com diâmetro inferior a 50 mm	Inadequadas para observação astronômica
Luneta com diâmetro entre 50 e 60 mm	Planetas, lua, ocultações de planetas ou estrelas pela lua, aglomerados de estrelas, nebulosas, eclipses.
Luneta ou telescópio de 100 a 120 mm de abertura	Planetas, lua, ocultações de planetas ou estrelas pela lua, aglomerados de estrelas, nebulosas, eclipses, estrelas duplas, estrelas variáveis.
Telescópio equatorial de 200 mm de abertura	Planetas, lua, ocultações de planetas ou estrelas pela lua, aglomerados de estrelas, nebulosas, eclipses, estrelas duplas, estrelas variáveis. Bom para observação visual e fotográfica.

Limite de magnitude
Diâmetro (mm)  Refrator (m)  Refletor (m)
50             11,0            -
100            12,5          12,7
150            13,5          13,7
200            14,0          14,2

Se o astrônomo amador tiver o interesse pela observação de objetos de fraco brilho e em particular pela astrofotografia, será aconselhável adquirir um telescópio do tipo Schmidt-Cassegrain de com abertura de 200 mm – 2.000 mm de distância focal (f/10). Esse instrumento é compacto e isso facilita o transporte.

Como localizar um astro no céu com um telescópio
Localização
A localização pode ser feita por meio dos círculos horário e de declinação do telescópio, isso se ele for equipado com montagem equatorial. Em caso contrário, o observador terá que usar seu conhecimento do céu, especialmente de algumas constelações, o que permitirá, por alinhamentos e comparações entre as estrelas mais brilhantes, localizar um outro astro numa carta celeste através de suas coordenadas .

Sistema de alinhamento
Uma vez localizado o astro numa carta celeste por alinhamento, o observador deverá procurá-lo na região onde se encontra. No caso de um telescópio é muito difícil apontá-lo logo na direção exata. O melhor será primeiramente apontar o telescópio com o auxílio de uma luneta de grande campo, em geral designada buscadora. Depois, mirando pela buscadora, procurar colocar o astro no meio do retículo, ou seja, no centro do campo. Se o eixo óptico da buscadora estiver bem alinhado (paralelo) com o eixo óptico do telescópio, o objeto deverá aparecer no centro da ocular do telescópio. No início convém utilizar uma ocular de pequeno aumento (de distância focal maior), que irá fornecer um campo visual mais extenso e uma maior luminosidade.
Ao se trocar a ocular por uma de maior aumento, no caso de tentarmos observar detalhes na superfície da Lua ou de um planeta, deveremos reajustar o foco, deslocando a ocular para frente e para trás na porta ocular.
A imagem que iremos observar será em geral invertida, como se girássemos uma foto de 180º ou como a imagem de um objeto formada por um espelho plano.
Se o instrumento não possuir movimento de deslocamento para acompanhamento, deveremos lembrar que, devido à rotação da Terra num campo visual de um grau de diâmetro, o objeto celeste em observação permanecerá no campo da ocular por 4 minutos no máximo.

Sistema de orientação dos telescópios com montagem equatorial
Os círculos do telescópio, o círculo horário e o círculo de declinação, permitem transferir as coordenadas – ascensão reta e declinação – do atlas celeste para o nosso telescópio.
Cada eixo do telescópio possui seu próprio círculo. O círculo do eixo polar (eixo que se posiciona paralelamente ao eixo da Terra) posiciona o telescópio no círculo horário (ascensão reta) adequado e o círculo de declinação, na declinação correta.

Montagem para telescópios
Ao adquirir um telescópio, o observador iniciante quase sempre procura apenas excelente qualidade óptica e grande capacidade de aumento. Mas esquece um fator fundamental ao desempenho do instrumento: a estrutura de sustentação, sobre a qual está montado o sistema óptico.
A falta de estabilidade dessa estrutura faz com que, a qualquer toque ou mesmo pelo efeito da brisa, o tubo transmita um vibração que irá persistir por vários segundos. Mesmo os movimentos micrométricos, quando realizados num instrumento de baixa qualidade, provocam oscilações muito incômodas, impedindo o aproveitamento de sua potencialidade óptica. Esses defeitos acabam sendo muito comuns, pois os fabricantes, atendendo a grande procura, preocupam-se em fornecer instrumentos com qualidade óptica aceitável, mas com mecânica medíocre e subdimensionada.
Uma boa estrutura deve ser, antes de mais nada, robusta. Se o suporte, mesmo que bem construído, for pequeno e leve, a possibilidade de o instrumento vibrar é grande. Outro aspecto importante refere-se à precisão e regularidade do movimento – que deve ser feito lenta e suavemente, sem solavancos. Um bom mecanismo apresenta deslocamento micrométrico contínuo, e a força aplicada para girar a rosca sem fim, engrenada na coroa dentada, não deve encontrar resistência em nenhum ponto. Para que se possam executar movimentos lentos, os eixos do telescópio se apoiam, quase sempre, em coxins – o que surpreende quem espera encontrar rolamentos de esferas. Esses detalhes são essenciais nos instrumentos profissionais, e muitas vezes podem apresentar um custo superior ao próprio sistema óptico.

Montagens
As técnicas que envolvem a estrutura de sustentação prevêem dois tipos de montagem: a azimutal e a equatorial.

Azimutal. Nesse tipo de montagem, o instrumento gira em torno de um eixo vertical que desloca o tubo do telescópio paralelamente ao horizonte, e de um horizontal que permite o movimento ao longo da altura. Essa montagem – leve e econômica – é a mais difundida entre os instrumentos astronômicos de baixo custo. As lunetas terrestres, assim como os tripés de máquinas fotográficas, só utilizam a montagem azimutal.
No entanto, para fins astronômicos, ela apresenta enormes desvantagens: exceto nos pólos geográficos, suas possibilidades de deslocamento não correspondem ao movimento aparente das astros (provocado pela rotação da Terra). Para acompanhar uma estrela e mantê-la centralizada no campo de visão é preciso acionar os dois movimentos.
Equatorial. Esse tipo de montagem também permite a rotação em torno de dois eixos ortogonais entre si (ou seja, dispostos em ângulo reto). Um dos movimentos – sobre o plano do equador celeste – é feito em torno do eixo polar, que deve apontar para o pólo celeste. O outro movimento se dá em torno do eixo de declinação, e o aparelho se desloca ao longo dessa coordenada. Estando o instrumento com seu eixo polar voltado exatamente para o pólo celeste, isto é, paralelo ao eixo de rotação da Terra, essa estrutura permite um deslocamento paralelo ao do equador.
 Isso significa que, para acompanhar o movimento de um astro e manter a configuração do campo visual, basta um único movimento constante do telescópio que compensa o deslocamento diurno aparente dos astros. Nessas estruturas, é muito importante que o sistema mecânico tenha grande precisão e que seus eixos estejam realmente dispostos em ângulo reto. A margem de tolerância é mínima.

A mais conhecida das montagens equatoriais é a “alemã”, concebida Joseph Fraunhofer (1787-1826) ao construir o famoso refrator de Dorpat, de 24 cm. Com esse instrumento, F. G. W. Struve (1793-1864) elaborou numerosos estudos a respeito de estrelas duplas.

Vantagens e desvantagens de lunetas e telescópios

Qualidade	Luneta	Telescópio
Óptica	Em geral boa, apesar do acromatismo imperfeito	Acromatismo perfeito. Sua qualidade varia de uma instrumento para outro, segundo o seu fabricante
Estabilidade	Em geral insuficiente	Boa e fácil de ser aperfeiçoada
Manutenção	Nula	Realuminização periódica do espelho (em geral a cada cinco anos)
Transporte	Muito boa, difícil para instrumentos de grande abertura	Difícil, com exceção dos instrumentos de tipo Cassegrain
Volume	Muito grande para os instrumentos de grande abertura	Reduzido; com abertura de 200 mm ocupa a metade do espaço de uma luneta de igual diâmetro.
Preço	Em geral, interessante até 80 mm e enorme depois de 120 mm	Muito vantajoso para os telescópios de grande diâmetro